Simulated photo-degradation of dissolved organic matter in lakes revealed by three-dimensional excitation-emission matrix with regional integration and parallel factor analysis

Simulated photo-degradation of fluorescent dissolved organic matter(FDOM) in Lake Baihua(BH) and Lake Hongfeng(HF) was investigated with three-dimensional excitationemission matrix(3 DEEM) fluorescence combined with the fluorescence regional integration(FRI),parallel factor(PARAFAC) analysis,and multi-order kinetic models.In the FRI analysis,fulvic-like and humic-like materials were the main constituents for both BH-FDOM and HF-FDOM.Four individual components were identified by use of PARAFAC analysis as humic-like components(C1),fulvic-like components(C2),protein-like components(C3) and unidentified components(C4).The maximum 3 DEEM fluorescence intensity of PARAFAC components C1-C3 decreased by about 60%,70% and 90%,respectively after photo-degradation.The multi-order kinetic model was acceptable to represent the photo-degradation of FDOM with correlation coefficient(R_(adj)~2)(0.963-0.998).The photo-degradation rate constants(k_n) showed differences of three orders of magnitude,from 1.09 x 10~(-6) to 4.02 x 10~(-4) min-1,and half-life of multi-order model(T_(1/2)~n)ranged from 5.26 to 64.01 min.The decreased values of fluorescence index(FI) and biogenic index(BI),the fact that of percent fluorescence response parameter of Region I(P_(Ⅰ,n)) showed the greatest change ratio,followed by percent fluorescence response parameter of Region II(P_(Ⅱ,n),while the largest decrease ratio was found for C3 components,and the lowest T_(1/2)~n was observed for C3,indicated preferential degradation of protein-like materials/components derived from biological sources during photodegradation.This research on the degradation of FDOM by 3 DEEM/FRI-PARAFAC would be beneficial to understanding the photo-degradation of FD OM in natural environments and accurately predicting the environmental behaviors of contaminants in the presence of FDOM.     

三维荧光光谱研究溶解有机质与汞的相互作用

随着荧光光谱技术的进展,三维荧光光谱被广泛应用于研究各种天然水体中溶解有机质(包括腐殖质)的各种环境行为.本文利用三维荧光光谱和荧光猝灭滴定技术研究河流溶解有机质与Hg(Ⅱ)的相互作用.结果表明,溶解有机质中含有的3种类型荧光基团都能够不同程度地被Hg(Ⅱ)猝灭,并采用非线性回归分析拟合出Hg(Ⅱ)与3种荧光基团之间的条件稳定常数.pH值对Hg(Ⅱ)-DOM体系具有显著影响.Cl^-对Hg(Ⅱ)-DOM体系具有强烈的竞争作用.Ca(Ⅱ)能够使Hg(Ⅱ)-DOM体系荧光增强,而Mg(Ⅱ)对之影响很小.此外,Cu(Ⅱ)与Hg(Ⅱ)都是DOM的荧光猝灭剂,但是其猝灭机理存在差异.     

太阳能热发电系统中的水消耗问题研究

以明置于室内地面上的大型直流电压发生器塔架结构的抗震计算为例,分别计算结构在正弦共振调幅5波、正弦共振3波、El Centro地震波、Taft地震波和云南澜沧地震波5种激励下的响应,讨论了输入不同地震波对结构地震反应的影响及不同Rayleigh阻尼模型下的动力响应特性,最后对这类结构的输入地震动及Rayleigh阻尼模型的选择提出建议。     

自然灾害风险分析的信息矩阵方法

从致灾因子危险性分析，到伤亡和损失的可能性研究，自然灾害风险分析由4个环节组成，即致灾因子、承灾体输入、承灾体输出和社会系统。在大多数据情况下，风险事件的不确定性，主要来自于致灾因子时间、地点、强度的不确定。因此，自然灾害风险分析主要涉及两类模式识别：致灾因子概率分布识别和承灾体系统输入-输出关系识别。由于概率分布和输入-输出关系在数学上均可用函数表达，所以，自然灾害风险分析涉及的两类模式识别，均是函数关系的识别。给出了用信息矩阵识别这些函数关系的方法。为演示该方法的优点，用它处理了在我国得到的地震数据，识别了震中烈度与震级的关系。结果表明，得到的结果比线性回归、基于正态分布的模糊推理和人工神经元网络等的结果好。     

基于PMF模型的宁南山区小流域土壤重金属空间分布及来源解析

为探明宁南山区小流域土壤重金属污染分布特征及主要污染源,确保土壤环境质量.采集并测定了 260个表层(0～20 cm)土壤样品重金属Pb、Ni、Zn、Mn、Cu、Cr和Cd.基于宁夏土壤背景值,通过单因素和Nemera综合指数评价土壤重金属污染现状,使用潜在生态风险指数对生态环境风险水平进行评价,利用正定矩阵因子分析法...     

河口区溶解有机物三维荧光光谱的平行因子分析及其示踪特性

利用激发发射矩阵荧光光谱(EEMs)并结合平行因子分析(PARAFAC),研究了九龙江口有色溶解有机物(CDOM)的荧光组分特征及其河口动力学行为,并探讨其作为河口区有机污染示踪指标的可行性.利用PARAFAC模型识别出九龙江口CDOM由2类4个荧光组分组成,即类腐殖质荧光组分C1(240,310/382nm)、C2(230,250,340/422nm)、C4(260,390/482nm)及类蛋白质荧光组分C3(225,275/342nm).模型结果表明,传统寻峰法指认的短波类腐殖质A峰区域(240～290/380～480nm)实际上并非一个单独的荧光峰,而是若干荧光组分的组合,并且它与传统上指认的长波区海源类腐殖质M峰、陆源类腐殖质C峰之间存在内在联系.包含M峰的C1组分在河口区随盐度增加呈稀释降低趋势,表明M峰并不能被认为是海洋来源的专有特征峰.类腐殖质组分C1和C2在盐度6的河口最大浑浊带区表现出一定的添加行为,之后在河口混合过程中呈保守行为,而类腐殖质荧光组分C4则在整个河口混合过程中都呈保守行为.类蛋白质荧光组分C3在河口混合过程中呈不保守行为,并且在总荧光组分中所占比例在高盐度区呈上升趋势.EEM-PARAFAC不仅可示踪九龙江不同支流DOM的特征,并且还可很好地示踪九龙江口的有机污染程度.     

生物基质对SWIS脱氮效果及微生物的影响

为考察不同地下渗滤系统装置沿程脱氮效果的差异和脱氮微生物群落结构的分布状况,构建了2套改良装置(煤渣-生物基质的1#、煤渣的2#),对沿程出水的COD、氨氮、TN浓度和填料内的脱氮微生物丰度进行了测定分析。结果表明：系统在水力负荷为15 cm·d-1下,1#和2#装置对氨氮平均去除率分别为75.59%、80.00%,对TN平均去除率分别为60.63%、57.96%,1#的脱氮效果略优于2#装置;由沿程氮污染物浓度变化可知,2套装置的TN去除范围主要在层高60~80 cm处。与2#装置相比,添加生物基质的1#装置TN去除率提高了9.60%,且其装置内的Bradyrhizobium、Pseudolabrys、Dongia、Rhodanobacter、Rudaea等脱氮细菌的丰度也分别提升了0.51%、1.52%、1.02%、10.49%和3.15%。因此,生物基质可促进SWIS内部脱氮微生物丰度提升,并通过提供反硝化的碳源来强化脱氮效果。     

生活污水的臭氧深度处理及其急性毒性

以生活污水处理厂二级生物处理出水为研究对象,利用固相萃取、吸附树脂层析等手段,研究了臭氧氧化过程中进出水及不同分级组分的发光细菌急性毒性的变化,揭示了无机离子浓度对臭氧氧化出水急性毒性的影响,并采用三维荧光光谱对急性毒性相关的物质组分进行了解析。结果表明,在反应时间为15 min,臭氧投加速率为2.1 mg·（L·min）-1,臭氧氧化出水的急性毒性明显下降,出水的急性毒性仅为进水的24.7%。水样不同分级组分的生物毒性测试结果显示,生物处理出水中的亲水性物质和疏水中性物质分别贡献了44.6%和27.8%的毒性当量。当生物处理出水的氯离子含量为75~400 mg·L-1时,经臭氧氧化后,出水的急性生物毒性与氯离子浓度成正相关关系,当生物处理出水的硫酸根离子和硝酸根离子含量分别在150~300 mg·L-1和20~110 mg·L-1变化时,经臭氧氧化后,出水的急性生物毒性变化不大,结合三维荧光光谱的分析结果,臭氧氧化出水中急性毒性物质可能主要存在于芳香族蛋白质类似物（Ⅱ区）和类腐殖酸类物质（Ⅴ区）中。     

用于CWPO处理渗滤液的Cu/AC催化剂的制备及性能

采用浸渍法制备Cu负载型活性炭催化剂,运用该催化剂催化湿式氧化（CWPO）处理转运站垃圾渗滤液,以出水COD去除率为指标检测催化剂活性和稳定性。实验考察焙烧温度、焙烧时间、浸渍浓度3个因素对催化活性的影响,并对催化剂进行XRD和BET表征。结果表明：当焙烧温度为400 ℃,焙烧时间2 h,浸渍浓度0.4 mol·L-1时,催化效率最高,渗滤液COD去除率为89.9%。紫外光谱和三维荧光光谱的结果表明,用所制备的Cu负载型活性炭催化湿式氧化垃圾渗滤液,可以较好地除去垃圾渗滤液中的难降解有机物。催化剂的重复利用实验表明该催化剂稳定性良好。     

沉积物溶解性有机氮藻类的可利用性

采用DAX-8树脂和732氢型阳离子交换树脂将山口湖沉积物中溶解性有机氮（DON）分成亲水组分和疏水组分,在室内培养条件下,研究了其对羊角月牙藻的可利用性。结果表明：通过DAX-8树脂后,N4和N14沉积物DON回收率分别为98.96%和104.34%。原水和亲水DON组分通过阳离子交换树脂后会吸附类蛋白物质,降低藻类生物量。培养过程中,N4原水和亲水组分DON消耗量分别为0.34 mg·L-1和0.36 mg·L-1,低于N14原水和亲水组分DON消耗量0.94 mg·L-1和0.82 mg·L-1,表明N14亲水组分藻类可利用较N4亲水组分多。由于阳离子交换树脂对N4原水和亲水组中DON去除率较高,其藻类的生物量低于N14原水组和亲水组。N4疏水性组分DON的利用量和藻细胞生物量分别为0.80 mg·L-1和15×104个·mL-1,高于N14组,这是因为N4接收了长水河农场生活污水和周围农田径流中易降解DON。利用PARAFAC模型对培养过程中三维荧光光谱数据解析出1种类蛋白物质和2种类腐殖质物质。培养初期,类蛋白物质先被藻类所利用导致其含量降低,而随着藻类生长进入对数期,释放到水体中类蛋白物质导致其相对荧光强度的增加。在整个培养过程中,类腐殖质物质相对荧光强度的增加主要来源于死亡藻类的释放。